Energiaellátás Dr. Fülöp László főiskolai tanár fulopl@pmmf.hu ENERGIAELLÁTÁS TANULMÁNY 1. A település(rész) bemutatása, szerkezeti vázlat. Részletesebb térkép a mellékletben. (Turista térkép fénymásolata is megfelel.) 2. Az energiafogyasztók jellege, megoszlása (pl. lakosság, ipar, szolgáltatás ) Az önkormányzati fenntartású létesítmények energiafelhasználásának bemutatása, értékelése 3. A jelenlegi energiaellátás rendszere A hálózattól független energiahordozók beszerzése, szállítása, tárolása A vezetékes energiaellátás nyomvonala, a vezetékek elhelyezkedése, jellege, transzformátorok, gázátadó- ill. nyomáscsökkentő állomások, fűtőművek, hőközpontok 4. Megújuló energiaforrások használata. 5. A jelenlegi energiaellátás értékelése Az ellátás biztonsága A rendelkezésre állás időbeli korlátai Ár / tarifarendszer Üzemvitel karbantartás Üzemvitel, karbantartás Hatásfok, veszteségek Hulladék-elhelyezés Környezetvédelmi szempontok Egyéb, különleges tényezők Az ellátás általános minősége, megelégedettség, hiányosságok, panaszok 6. Az energiaigény várható alakulása jövőben a fejlesztési tervekkel illetve a tervezett energiahatékonysági intézkedésekkel összhangban. 7. Az energiaellátás fejlesztésének javasolt stratégiája.
Energiahordozók osztályozása Előállítás szerint Primer Szilárd, folyékony és gáznemű energiahordozó Átalakítási hatásfok, üzemvitel, karbantartás, hulladékelhelyezés, környezeti terhelés (légnemű, folyékony, szilárd) Szekunder Elektromos energia, távhő (gőz vagy forróvíz és használati melegvíz) Átalakítási hatásfok az előállítás helyén, környezeti terhelés (légnemű, folyékony, szilárd, sugárzó) az előállítás helyén illetve távol, szállítási veszteség. Helyszíni hatásfok jó, veszteség, üzemviteli költség, környezeti terhelés kicsi Energiahordozók osztályozása Helyszínre juttatás szerint Vezetékes (hálózathoz kötött) Elektromos energia, földgáz ill. városi gáz, távhőellátás Csatlakozás lehetősége és költsége, vételezési korlátok Hálózattól független Helyszínen (közelében) keletkező: Begyűjtés, estleges előkészítés, tárolás Helyszínre szállított: Szilárd (szén, fa, bio), olaj, PB gáz (palackos és tartályos). Tárolási problémák, tárolóhely, optimális tárolási idő - szállítási gyakoriság
Primer energiahordozók tüzelőanyagok Az anyagokban kötött kémiai és nukleáris energia. Tüzelőanyagok: - szén, - szénhidrogén (kőolaj, földgáz), - nukleáris (urán, tórium). Tüzelőanyagok termelése bányászat a művelt terület elhelyezkedése szerint: - külszíni -mélyművelésű. A tüzelőanyagok kitermelésénél keverék tüzelőanyag/ok/ + idegen anyagok, ezért szükséges a feldolgozásuk, a szekunder energiahordozók előállítása. Tüzelőanyagok szén: - feldolgozás nélkül, - a feldolgozás maradéka Erőműben villamos energia fejlesztése. - szénelgázosítás. kőolaj: - feldolgozás (finomítás) -ipari és - energiahordozó termékek. földgáz: - feldolgozás -ipari és - energiahordozó termékek (földgáz, PB) nukleáris: dúsítás, feldolgozás fűtőelemek.
, A tüzelőanyagok kötött energiája Q = m H - fosszilis tüzelőanyag fűtőértékték H ü ü ü H - olaj 42 MJ/kg - földgáz 34 MJ/Nm 3 47 MJ/kg] - szén 28 MJ/kg (hazai szenek: - lignit 6-7 MJ/kg - barnaszén 8-12 MJ/kg - lakossági 12-15 MJ/kg) - fosszilis tüzelőanyag kiégési szint nyomottvizes reaktorok 30.000 kwnap/kg (2600 GJ/kg) ü Szekunder energiahordozók Primer energiahordozók átalakításával jön létre Villamos energia: villamos jelenségek formájában előállított munkavégző és/vagy hőátadó képesség. A különböző tüzelőanyagokat, a megújuló energiákat erőművekben alakítják át villamos energiává. Hő (a hőmérséklet-eloszlás inhomogenitására létrejövő transzportmennyiség): a hőhordozó hőátadó képessége. A különböző tüzelőanyagokat, a megújuló energiákat fűtőművekben, fűtőerőművekben és fűtőberendezésekben alakítják át hővé, továbbá a hőhordozók hulladékhője is hasznosítható. Hőhordozók: - H 2 O (melegvíz, forróvíz, gőz), - levegő, thermoolaj.
Az energiaforrások csoportosítása Felhasználhatóság Elektromos energia: bármire Gáznemű, folyékony és szilárd tüzelő: hőtermelésre (egylépcsős) többlépcsős: szinte bármire (bonyolult technológia) Távhő: hő (gőz: technológiai)
Energiahordozók szállítása Elosztás: - szervezeti: a szekunder energiahordozók termelők és a fogyasztók közti kereskedelme. - területi szállítás. Szállítás: a szekunder energiahordozók eljuttatása a területileg szétszórt fogyasztókhoz. Tárolás: Az igények szezonális és piaci egyenlőtlenségeinek kiegyenlítése az egyenletes ütemben előállított tüzelőanyagok felhalmozásával. Szállítás Tüzelőanyag Szállítási mód Vasút Vízi Közút Távvezeték Szén x x x Kőolaj Nyersolaj x x Olajtermék x x x Földgáz x (cseppfolyós) x PB gáz (palack) x x Villamos energia Hőhordozó x x
Az energiaellátás rendszerstruktúrája Energiahordozók elõállítása Energiahordozók szállítása elosztása tárolása Energia végfelhasználás Hazai termelés Import Primer energiahordozók Import Hazai termelés Szekunder energiahordozók Átalakítási, feldolgozási veszteségek Szállítás, elosztás, tárolás Szállítási, tárolási veszteségek Energia végfelhasználás Hasznosult energia Felhasználási veszteségek Az energiaellátás folyamábrája
Felhasználás (ellátás) tervezésének alapvető szempontjai: Az ellátás biztonsága A rendelkezésre állás időbeli (napi ill. szezonális) korlátai Ár / tarifarendszer (beleértve szállítást, üzemvitelt stb.) Üzemvitel, karbantartás Hatásfok, veszteségek Hulladék-elhelyezés Környezetvédelmi szempontok Egyéb (különleges) tényezők (pld. tüzelőolaj - útadó) Célszerű felhasználás: Elektromos energia: világítás, gépek hajtása, (klímatizálás) Gáznemű, folyékony és szilárd tüzelő: hőtermelés AZ ENERGIAELLÁTÁS TERVEZÉSE Ellentmondó szempontok: Többfajta energiahordozó: nagyobb ellátási biztonság rugalmasabb alkalmazkodás a különböző árakhoz a célnak, feladatnak legmegfelelőbb energiahordozó használata párhuzamos kapacitások kiépítése, fenntartása Elkerülhetetlen: villamos energiaellátás Területfejlesztési terv, koncepció Energiakoncepció Energiastratégia Rendezési terv
ENERGIAHATÉKONYSÁG Összehasonlíthatóság alapja: fajlagos mutatók képzése: pl. fűtött légtérfogat, alapterület, személyek száma, termelési egység stb alapján Normalizálás: időjárásfüggő mért adatok átszámítása átlagos meteorológiai évre Technikák, módszerek: Audit (Átvilágítás): Elsősorban meglévő, visszamenőleges adatok elemzése, esetleg rövid távú mérések) é Monitoring (Megfigyelés): Részletes, hosszú távú mérések és azok feldolgozása, kiértékelése, következtetések levonása Targeting (Célkitűzés) Energia címkézés (labelling) Energiapolitika, stratégiai célok Az energiaellátás diverzifikálása és a volt SZU-tól való függőség csökkentése, kiküszöbölése. A hatékonyság és rugalmasság növelése az energiaszektorban, az energetikai vészhelyzetekre való gyors és rugalmas reagálás képességének megteremtése. Az energiaellátás környezetvédelmi szempontból fenntartható biztosítása. A környezetvédelmi szempontból jobb energiaforrások ösztönzése. Az energiaellátás hatékonyságának javítása. Torzítatlan energiaárak, amelyek lehetővé teszik a piacok hatékony működését. Szabad és nyílt kereskedelem és biztonságos befektetési keretek. Együttműködés az energetikai piac valamennyi szereplője között.
Intézményi szerkezet Magyar Energia Hivatal (MEH): a gáz és villamos energia ellátás engedélyezése, a gáz és villamos energia árak szabályozása; az energetikai adatok összegyűjtése, elemzése, az energetikai statisztikák hivatalos forrása. Műszaki Biztonsági Főfelügyelet: a műszaki termékek, berendezések és létesítmények hatósági engedélyezési, ellenőrzési ill. felülvizsgálati tevékenysége. Magyar Atomenergia Bizottság: nukleáris biztonsági feladatok. Magyar Bányászati Hivatal: bányászati feltáró és termelő koncessziók működtetése, a bányászati, olaj- és gáztermelési biztonság és a csővezetékek működésének felügyelete. Tarifarendszerek Vezetékes ellátás esetén egytarifás, korlátozás nélkül éjszakai csúcsidőkizárásos: völgyidők kihasználása külön vezeték van kiépítve két vagy többtarifás: mérőórán két vagy több tárcsa nincs külön vezeték kiépítve teljesítménylekötés: alapdíj + fogyasztott energia díja főleg nagyfogyasztóknál
Vezetékhálózatok elrendezési lehetőségei Sugaras a leágazások után egyre kisebb keresztmetszet legkisebb költség hosszú vezetékeknél alkalmazott megoldás Vezetékhálózatok elrendezési lehetőségei Körvezeték: minden fogyasztó két irányból táplálható (biztonság) keresztmetszete olyan, hogy a teljesítményt körbe tudja vinni pangó szakaszok kialakulása az ellátott területen belül célszerű megoldás 5 = energia betáplálás 6 = fogyasztó
Vezetékhálózatok elrendezési lehetőségei Hurkolt (két oldali energia betáplálással) minden fogyasztó több irányból táplálható 5 = energia betáplálás 6 = fogyasztó Vezetékhálózatok elrendezési lehetőségei Kombinált (hurkolt és sugaras kombináció) 5 = energia betáplálás 6 = fogyasztó
Megújuló energiaforrások A természeti folyamatok eredményeként keletkező energia fajtái: - napsugárzás, - szél, - víz, (ár-apály) - biomassza, (- geotermikus). Hulladék tüzelőanyagok: a lakossági-kommunális és ipari fogyasztók eltüzelésre alkalmas hulladékai elsősorban a hulladékok térfogatának átlagosan tizedére való csökkentése miatt. (A hulladékgazdálkodás feladata a hulladékok összegyűjtése, szelektálása, energetikai hasznosító művekhez való eljuttatása.) Megújuló energiaforrások felhasználása Napenergia Napelem: elektromos energia Napkollektor: közvetlen hőhasznosítás (célszerűen melegvíz) Passzív rendszerek: építészeti eszközök (fűtés) Koncentráló rendszerek: magas hőmérs. technológia, gőz (áram) fejlesztés Vízbontás: hidrogéntechnológia h i (kísérleti stádiumban) Szélenergia: áramfejlesztés, szivattyúzás, egyéb technológia Vízenergia Nagy léptékben: elektromos áram Kis léptékben: technológia (mechanikai energia), áramfejlesztés Környezeti energiák: levegő, talaj, talajvíz, természetes vizek, hőszivattyúval Geotermikus energia (gyógyhatás, korróziós és üledék problémák) A kinyert víz elfolyatásával nem megújuló! A kinyert víz visszapréselésével megújulónak tekinthető Hőszivattyúval kombinálható Biomasza: szilárd: (energiaerdő, tüzifa, biobrikett, pellet) fűtés Folyékony: (repceolaj, alkohol) gépek, gépjárművek hajtása Gáznemű: (biogáz, depóniagáz) tüzelés, gépek (pl. áramfejlesztő) hajtása Hulladéktüzelés